1612724573-22a17b227db020244303f7db60cd3565 (Билеты к экзамену)

Астрономия для физиков (Сурдин В.Г., НГУ, 2015 г.)

Билеты к экзамену (вопрос + задача)

Билет 1

Вопрос: Небесная сфера. Основные линии и точки на ней. Суточное движение светил для наблюдателя на различных широтах. Горизонтальная, экваториальная и эклиптическая системы координат.

Задача: Почему звезды-гиганты и звезды-карлики одинаковых спектральных классов имеют разную температуру поверхности? Какие из них горячее?

Билет 2

Вопрос: Эклиптика. Движение Земли вокруг Солнца и видимое годичное движение Солнца среди звезд. Способы и единицы измерения времени. Звездное время. Солнечные времена: истинное, среднее, поясное, летнее и декретное. Уравнение времени.

Задача: Если темной ясной ночью на вершине горы зажечь спичку, то на каком расстоянии L ее будет видно? А если дело происходит не на Земле, а на Луне?

Билет 3

Вопрос: Календарь – в чем главная проблема его создания? Юлианский и григорианский календари. Соотношения между датами по старому и новому стилю. Смена времен года на Земле и на других планетах – как происходит и в чем причина?

Задача: Солнечный ветер (поток протонов, электронов и -частиц) имеет следующие средние параметры в районе земной орбиты: плотность числа частиц около n = 10 см^–3 (можно считать, что в основном это протоны) и скорость около v = 450 км/с. А солнечная постоянная (т. е. интенсивность солнечного излучения вблизи Земли) приблизительно равна I = 1,4 кВт/м². В какой из этих двух форм Солнце теряет больше энергии-массы?

Билет 4

Вопрос: Видимые движения планет. Конфигурации. Сидерический и синодический периоды обращения. Связь между ними. Планетные системы Птолемея и Коперника. Что сделали Кеплер и Галилей для развития астрономии?

Задача: Два астронома с одинаковыми оптическими телескопами диаметром D =10 м находятся – один на Земле, другой на Луне. Кто из них различит более мелкие детали на поверхности соседнего тела, и каков будет их линейный размер?

Билет 5

Вопрос: Параллаксы. Их типы и определение. Связь между параллаксом и расстоянием. Принципы определения размеров Земли. Единицы измерения расстояний в астрономии. Определение размеров небесных тел.

Задача: Солнечный ветер (поток протонов, электронов и -частиц) имеет следующие средние параметры в районе земной орбиты: плотность числа частиц около n = 10 см^–3 (можно считать, что в основном это протоны) и скорость около v = 450 км/с. А солнечная постоянная (т. е. интенсивность солнечного излучения вблизи Земли) приблизительно равна I = 1,4 кВт/м². Что оказывает большее давление на абсолютно отражающую плоскость в космическом пространстве – солнечный свет или солнечный ветер?

Билет 6

Вопрос: Задача двух тел. Законы Кеплера. Относительное движение. Приведенная масса. Барицентр. Типы траекторий в задаче двух тел в зависимости от формы закона тяготения. Траектория движения тела в зависимости от его начальной скорости. Космические аппараты и их орбиты. Гравитационный маневр.

Задача: Почему в недрах звезд термоядерные реакции идет вплоть до железа,

а первичный космологический нуклеосинтез практически остановился на гелии?

Билет 7

Вопрос: Третий закон Кеплера. Определение масс небесных тел. Определение масс Солнца, Земли, Луны и планет. Измерение гравитационной постоянной.

Задача: Почему в недрах звезд для переработки заметной доли водорода в гелий требуются миллиарды лет (в лучшем случае – миллионы), а в эпоху Большого взрыва, когда температура и плотность вещества были примерно такими же, как в недрах звезд, за первые 3 минуты после начала расширения Вселенной вещество на четверть стало гелием?

Билет 8

Вопрос: Движение Луны и ее орбита. Покрытия светил. Солнечные затмения.

Лунные затмения. Сарос. Прохождения планет по диску Солнца. Покрытия

звезд Луной. Синодический, сидерический, драконический и

аномалистический месяцы.

Задача: Оптическая толща газово-пылевого облака для света составляет  = 1

(т. е., проходя сквозь облако, свет ослабевает в e раз). Как изменится значение ,

если облако сожмется настолько, что его радиус сократится в 10 раз?

Билет 9

Вопрос: Понятие о задаче трех тел. Возмущения. Ограниченная задача трех тел:

точки Лагранжа, эквипотенциальные поверхности. Возмущенное движение Луны.

Характер орбиты Луны относительно Солнца. Возмущения в Солнечной системе.

Задача: Предположим, что в ядре Солнца мгновенно прекратились термоядерные реакции. Когда и как мы сможем заметить это на Земле?

Билет 10

Вопрос: Гравитационные приливные явления. Земные приливы. Проявления приливов на телах Солнечной системы. Прецессия оси вращения Земли.

Задача: Лунные затмения происходят, когда Луна попадает в тень Земли, а солнечные – когда Луна «наползает» на диск Солнца. Но угловой размер земной тени у орбиты Луны в несколько раз больше углового размера солнечного диска. Почему же тогда солнечные затмения происходят в несколько раз чаще лунных?

Билет 11

Вопрос: Шкала электромагнитных волн. Шкала видимых звездных величин. Абсолютная звездная величина. Поглощающие свойства среды. Коэффициент поглощения и оптическая толщина. Прохождение света через атмосферу Земли. Внеатмосферная астрономия.

Задача: Земля остановилась на орбите. Через какое время она упадет на Солнце?

Билет 12

Вопрос: Излучение абсолютно черного тела. Эффективная температура. Законы Планка, Вина, Стефана-Больцмана.

Задача: В книге Дж. К. Роулинг «Гарри Поттер и философский камень» перечислены предметы, необходимые ученикам Школы чародейства и волшебства «Хогвартс». Оказалось, что молодым волшебникам среди прочего требуются и телескопы, поскольку они должны изучать астрономию: «Каждую среду ровно в полночь они приникали к телескопам, изучали ночное небо, записывали названия разных звезд и запоминали, как движутся планеты». Вопрос: если каждый раз наблюдения проводились в одно и то же время суток, то как же ученики могли изучить разные звезды?

Билет 13

Вопрос: Назначение телескопа в астрономии. Принцип работы оптического телескопа. Рефракторы и рефлекторы. Оптические схемы и типы монтировок. Разрешающая способность телескопа. Приемники излучения, используемые в астрономии.

Задача: Из какой точки на поверхности Луны должен выехать луноход, чтобы, пройдя 35 км на север, затем 20 км на восток, а затем 35 км на юг, оказался в исходной точке.

Билет 14

Вопрос: Радиотелескопы: типы и разрешающая способность. Радиоинтерферометры. Детекторы нейтрино и гравитационных волн.

Задача: Поэт Лев Рубинштейн впервые посетил США весной 1991 года. Его первое впечатление об Америке, как пишет с его слов Матвей Ганапольский, «усугублялось тем,

что это другое полушарие. Например, в том же Сан-Франциско меня страшно поразила

карта звездного неба, перевернутая наизнанку. Большая Медведица то ли вверх ногами,

то ли вниз – там все было наоборот! Причем я это не сразу понял, не так уж я хорошо знаю карту звездного неба, но потом мне объяснили, что здесь все перевернуто». Проанализируйте слова поэта.

Билет 15

Вопрос: Понятие спектра. Условия образования непрерывного и эмиссионного

спектров. Эффект Доплера и его использование в астрономии. Принцип работы спектрографа, его основные элементы. Наблюдаемые спектры различных

астрономических объектов: Солнца, звезд, планет, газовых туманностей.

Задача: Будет ли на Земле смена дня и ночи, если она перестанет вращаться

вокруг своей оси?

Билет 16

Вопрос: Солнце как звезда. Внутреннее строение. Структура атмосферы.

Активные образования в солнечной атмосфере. Цикличность солнечной

активности.

Задача: Сколько геостационарных спутников необходимо, чтобы поддерживать круглосуточную связь между научными станциями на Северном и Южном полюсах?

Билет 17

Вопрос: Общие сведения о Солнечной системе: ее основные характеристики

и состав. Физические различия между типами объектов – центральной звездой,

планетами, астероидами, кометами.

Задача: В радиопостановке по роману Ж. Верна «Таинственный остров» в тот момент, когда путешественники обнаружили выброшенный на берег сундук с полезными

вещами, один из них, вынув из сундука подзорную трубу и осмотрев в нее морскую

гладь, воскликнул: «Господа, миль на 100 вокруг не видно обломков кораблекрушения!» Каково было увеличение подзорной трубы?

Билет 18

Вопрос: Планеты земной группы: сравнительные характеристики. Альбедо. Физические условия на поверхности, наблюдаемые характеристики атмосфер. Парниковый эффект.

Задача: Энди Вейер в своем фантастическом романе «Марсианин», так описывает спуск астронавтов на поверхность Марса с корабля «Гермес», обращающегося на низкой околомарсианской орбите: «Сначала мы покинули "Гермес", снизились и сбросили орбитальную скорость, чтобы начать падать. Все шло гладко, пока мы не вошли в атмосферу. Если вас пугает турбулентность на реактивном лайнере, летящем со скоростью 720 км/ч, представьте, каково приходится при 28 000 км/ч». Вы не заметили ошибки в словах автора? (Радиус Марса = 0,53 радиуса Земли. Масса Марса = 0,11 массы Земли)

Билет 19

Вопрос: Планеты-гиганты. Кольца и спутники планет. Планеты-карлики.

Задача: В галактической окрестности Солнца в результате поглощения света межзвездной пылью поток излучения звезды ослабляется на 1%, пройдя расстояние в 10 пк . Если считать пылинки непрозрачными шариками радиусом r = 210^–5 см, то каково среднее расстояние между пылинками?

Билет 20

Вопрос: Астероиды, кометы, метеорное вещество. Методы наблюдений, основные

наблюдаемые характеристики.

Задача: От Северного полюса Земли к Южному прорыта вертикальная шахта. Один снаряд без начальной скорости отпускают падать в шахту, а другой из той же точки запускают на низкую круговую полярную орбиту. Какой из них быстрее достигнет Южного полюса?

Билет 21

Вопрос: Методы и результаты поиска планетных систем у других звезд.

Задача: Предположим, что в ядре Солнца мгновенно прекратились термоядерные реакции. Когда и как мы сможем заметить это на Земле?

Билет 22

Вопрос: В чем отличие звезды от планеты? Каковы основные характеристики звезд:

светимость, масса, температура, радиус. Спектральная классификация звезд. Диаграмма Герцшпрунга-Рассела.

Задача: Лунные затмения происходят, когда Луна попадает в тень Земли, а солнечные – когда Луна «наползает» на диск Солнца. Но угловой размер земной тени у орбиты Луны в несколько раз больше углового размера солнечного диска. Почему же тогда солнечные затмения происходят в несколько раз чаще лунных?

Билет 23

Вопрос: Способы измерения расстояний до планет и звезд. Параллаксы. Единицы расстояния в астрономии.

Задача: Два астронома с одинаковыми оптическими телескопами диаметром D =10 м находятся – один на Земле, другой на Луне. Кто из них различит более мелкие детали на поверхности соседнего тела, и каков будет их линейный размер?

Билет 24

Вопрос: Внутреннее строение звезд и их источники энергии.

Задача: Земля остановилась на орбите. Через какое время она упадет на Солнце?

Билет 25

Вопрос: Понятие о гравитационной неустойчивости. Формирование звезд и планетных систем.

Задача: Почему звезды-гиганты и звезды-карлики одинаковых спектральных классов имеют разную температуру поверхности? Какие из них горячее?

Билет 26

Вопрос: Эволюция звезд на диаграмме Герцшпрунга-Рассела. Потеря массы

на стадии гиганта. Продолжительность жизни звезды и конечные стадии эволюции.

Задача: Предположим, что в ядре Солнца мгновенно прекратились термоядерные реакции. Когда и как мы сможем заметить это на Земле?

Билет 27

Вопрос: Вырожденные звезды: белые карлики и нейтронные звезды, их

наблюдательные свойства. Пульсары.

Задача: Солнечный ветер (поток протонов, электронов и -частиц) имеет следующие средние параметры в районе земной орбиты: плотность числа частиц около n = 10 см^–3 (можно считать, что в основном это протоны) и скорость около v = 450 км/с. А солнечная постоянная (т. е. интенсивность солнечного излучения вблизи Земли) приблизительно равна I = 1,4 кВт/м². Что оказывает большее давление на абсолютно отражающую плоскость в космическом пространстве – солнечный свет или солнечный ветер?

Билет 28

Вопрос: Тесные двойные звездные системы. Аккреция вещества на компактную

звезду. Рентгеновские источники излучения.

Задача: Почему в недрах звезд термоядерные реакции идет вплоть до железа, а первичный космологический нуклеосинтез практически остановился на гелии?

Билет 29